Haber–Bosch 2.0: Tái định nghĩa quy trình hơn 100 năm tuổi cho kỷ nguyên năng lượng linh hoạt

Haber–Bosch 2.0: Tái định nghĩa quy trình hơn 100 năm tuổi cho kỷ nguyên năng lượng linh hoạt

Ngày 22 tháng 1 năm 2026

Ammonia là hóa chất được sản xuất nhiều thứ hai trên thế giới, chỉ đứng sau axit sulfuric. Mỗi năm, ammonia không chỉ nuôi sống khoảng một nửa dân số toàn cầu thông qua phân bón, mà còn tiêu thụ 1–2% tổng điện năng thế giới và phát thải gần 2% lượng khí nhà kính toàn cầu. Trọng tâm của hệ thống này là quy trình Haber–Bosch – một công nghệ ra đời từ năm 1913 và gần như không thay đổi trong hơn một thế kỷ.

Quy trình truyền thống vận hành ở áp suất khoảng 200 bar, nhiệt độ xấp xỉ 500°C và được thiết kế cho các nhà máy khổng lồ hoạt động liên tục, ổn định trong nhiều thập kỷ. Mô hình này gắn chặt với khí tự nhiên, chuỗi cung ứng dài và các tổ hợp công nghiệp tập trung quy mô rất lớn.

Tuy nhiên, làn sóng chuyển dịch năng lượng đang đặt ra một câu hỏi căn bản: liệu một quy trình hơn 100 năm tuổi có thể được tái phát minh để phù hợp với hệ thống năng lượng tái tạo biến động?

Sự xuất hiện của Haber–Bosch 2.0

Ammobia – một công ty công nghệ mới – vừa huy động được 7,5 triệu USD từ các nhà đầu tư chiến lược như Shell Ventures, Air Liquide, Chevron và MOL Switch, với mục tiêu trả lời câu hỏi đó. Cách tiếp cận của họ không thay đổi phản ứng cốt lõi:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Điểm khác biệt nằm ở điều kiện vận hành và kiến trúc hệ thống.

Theo các công bố ban đầu, phiên bản “Haber–Bosch 2.0” hướng tới:

• Áp suất thấp hơn khoảng 10 lần, chỉ còn 20 bar

• Nhiệt độ giảm khoảng 150°C

• Giảm 50% chi phí đầu tư (CapEx)

• Giảm khoảng 40% chi phí vận hành (OpEx)

Những cải thiện này đạt được nhờ việc kết hợp công nghệ hấp phụ để thu giữ ammonia ngay trong quá trình phản ứng, đồng thời nghiên cứu các xúc tác mới không dựa trên sắt truyền thống. Công nghệ đã được vận hành thử nghiệm trong hàng nghìn giờ, vượt qua giai đoạn ý tưởng phòng thí nghiệm.

Ý nghĩa hệ thống: từ liên tục sang linh hoạt

Điểm mang tính đột phá không chỉ nằm ở hiệu suất hay chi phí, mà ở khả năng vận hành linh hoạt. Áp suất và nhiệt độ thấp hơn cho phép các nhà máy bật – tắt theo sự sẵn có của điện tái tạo, thay vì buộc phải chạy liên tục. Điều này làm giảm hoặc thậm chí loại bỏ nhu cầu lưu trữ hydro – một trong những nút thắt lớn nhất của chuỗi giá trị hydro xanh.

Thay vì các tổ hợp sản xuất 1.000–3.000 tấn ammonia mỗi ngày, Ammobia hướng tới các mô-đun quy mô khoảng 250 tấn/ngày. Những nhà máy nhỏ hơn này có thể đặt gần nơi tiêu thụ, giảm phụ thuộc vào logistics đường dài và tạo điều kiện cho sản xuất phân tán.

So sánh hai mô hình cho thấy sự thay đổi căn bản:

• Mô hình truyền thống: nhà máy khổng lồ, chuỗi cung ứng dài, phụ thuộc khí tự nhiên

• Mô hình mô-đun: sản xuất phân tán, linh hoạt năng lượng, tương thích với mọi nguồn hydro

Tác động tiềm năng đến thị trường ammonia

Thị trường ammonia toàn cầu hiện có giá trị khoảng 100 tỷ USD mỗi năm. Với các ứng dụng mới như nhiên liệu hàng hải, phát điện và lưu trữ năng lượng, quy mô thị trường có thể tăng lên 400 tỷ USD. Nhu cầu ammonia xanh được dự báo có thể đạt 100 triệu tấn mỗi năm vào năm 2030, nếu chi phí giảm xuống dưới 400 USD/tấn.

Một chi tiết đáng chú ý là công nghệ này nhận được sự hỗ trợ từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), cùng với nghiên cứu xác thực các chỉ số kỹ thuật do Genesis (Technip Energies) thực hiện. Điều này cho thấy đây không chỉ là một ý tưởng mang tính lý thuyết, mà đang tiến gần hơn tới giai đoạn thương mại hóa.

Mô-đun hóa có phải chìa khóa?

Nếu các thách thức về xúc tác, độ bền và tích hợp với hydro xanh được giải quyết một cách nhất quán, Haber–Bosch 2.0 có thể mở ra một sự chuyển dịch mang tính hệ thống: từ phân bón sang nhiên liệu, từ tập trung sang phân tán, từ hóa thạch sang linh hoạt.

Trong bối cảnh đó, mô-đun hóa có thể không chỉ là một lựa chọn kỹ thuật, mà là chìa khóa để ammonia xanh mở rộng quy mô trong thế giới năng lượng tái tạo.